一种用于重型装甲车辆的反应装甲专利检索-装甲车辆Land warfare专利检索查询-专利查询网

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一种用于重型装甲车辆的反应装甲

阅读：340发布：2020-05-11

IPRDB可以提供一种用于重型装甲车辆的反应装甲专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于重型装甲车辆的反应装甲，继承、发展了德国的一种反应装甲，提供了三种单元，可以有效对抗破甲弹和穿甲弹，在未来加强了车载探测系统后也可对抗攻顶弹；实现了模块化，便于根据不同的威胁等级采用不同的附加防护等级；单元主动对抗过后还可充当间隙装甲。，下面是一种用于重型装甲车辆的反应装甲专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于重型装甲车辆的反应装甲，继承了德国的一种反应装甲采用聚能装药的方法，其特征是：提供了三种可以互相组合的单元，可以有效对抗破甲弹和穿甲弹。

2.根据权利要求1所述的反应装甲单元，其特征是：采用两个单元对置重叠的布置方式，以互相弥补防护低效区；并在相应的单元内增设了射流破坏装药(8)或(9)。

3.根据权利要求1所述的反应装甲单元，其特征是：在各单元前板和背板间采用了铰接式结构进行连接，并在前方单元上设置了前凸棱，在后方单元上预留了仅覆盖有较薄材料、可供射流穿出的“窗口”。

4.根据权利要求1所述的反应装甲单元，其特征是：在各单元的互相连接方式上采用了粘接方式，同时采用内埋式布线、单元内置逻辑选通电路和插头(10)、插座(11)的连接方式以便于多单元组合以应对不同等级的威胁。

说明书全文

所属技术领域

本发明涉及一种用于重型装甲车辆的反应装甲。

背景技术

目前，主战坦克的传统三明治式反应装甲对一定弹着角范围内的破甲弹防护较为有效，而对长杆式动能穿甲弹则几乎无效。故此，各国投入了很大力量研制新式的反应装甲，据《现代兵器》1993.10所载(见图1)，当时世界发明专利中公开的一部分新式反应装甲结构就采用了很多新原理。其中德国发明的计算机控制的反应装甲(以下简称德国装甲)使用了门罗效应，即聚能切割装药来切断长杆式穿甲弹或改变来袭破甲弹射流方向，并加强有飞板的横向运动+冲击以阻隔后续长杆/射流继续从其命中点侵彻，对穿甲弹的后段弹芯施加的横向作用力更可使其出现“侧滑”，即便不能完全使其停止，也会使其在其后的命中时呈现“拍击” 现象，将作用力分散施加在广大的装甲面积上，减轻单位面积装甲的负担。但因为：
1.由采用飞板结构的天然局限可以判断得出：受限于飞板干涉，其在大多数大面积部位只能使用少数大单向尺寸的装甲单元，这会加大装甲单元区域受到二次打击的概率，明显不利于防护；如果采用鱼鳞式结构，虽可减小单元面积，但在应用于车体首上装甲时为了不伤及炮塔或该方向上的设备又会产生不利于本单元防护的情况，难以两全；(见图2)
2.德国装甲的飞板由单独的爆炸单元驱动，而该飞板一旦被使用(被飞板装药炸飞)，就不能被再利用，即在该位置上的被动防护能力也被削弱，这当然是车辆乘员不希望看到的；
3.从德国装甲采用聚能切割装药的结构来看，其聚能切割装药口部前方不能有任何装甲薄弱的装置以避免遭已方射流破坏，从此可见，车辆凸起棱线附近诸如炮塔、车身四周上部及炮塔、车身顶面边缘这些部位将是德国装甲的聚能切割装药区域。而聚能射流在离开装药一段距离后才能有较强的侵彻能力，如果来袭弹丸(包括穿甲弹和小入射角破甲弹)直接命中德国装甲的装药位置或距装药较近，则装甲的功效会大打折扣，即其存在低效区；
故此可见，德国装甲的原型存在部件重复利用性差、适用区域、防护区域有限等缺点。

发明内容

为了在使用德国装甲的用聚能切割装药对抗各种反装甲弹丸的先进原理时克服其原有缺点，本发明对其进行一系列改进。
首先是防护区域的问题，本发明采用的技术方案是：在一个标准的德国装甲单元后面反向加装一个经改动的单元，以对抗射中前者低效区从而穿过的弹丸。改动单元比标准单元中多一个可由聚能切割装药射流引爆的平板形射流破坏装药，以破坏射流的最佳角度倾斜于本单元聚能切割装药射流方向安置在该单元聚能切割装药的对侧，在聚能切割装药射流到达时被引爆而阻拦其通过，这样可以在相当程度上保护该方向上的装置(当然该方向装置仍需一定装甲防护，否则仍难免受损)，使德国装甲可以向多方向安装，使用两层即可消除防护低效区。为了扩大单个单元的有效防护面积，聚能切割装药开口角度设定应倾向于使有一定切割能力的射流在尽量短的距离内形成，而不必象破甲弹那样一味倾向于破甲(切割)能力。
然后是部件重复利用性的问题，本发明采用的技术方案是：将原来的飞板换成铰接式结构，这样在其在本单元主动对抗后仍能回到原位，可以在下一轮来袭弹丸击中该单元区域后仍能起到被动防护的作用，并且此时除了有一个穿孔外，该单元防区(如果其后面就是主装甲)类似间隔装甲，二次防护能力肯定强于采用飞板结构的同样级数德国装甲的二次防护能力。为了保持乘员直接关心的一次防护能力不变，铰接板不能采用简单的直板形式(对弹丸剪切速度降低且形状不利于横向冲击)，而要采用“V”形，并且“V”的角度应视其背面装甲的角度而有所不同。为保护铰接板连接结构不被本单元聚能切割装药破坏，在其附近亦应置有射流破坏装药。铰接式结构的比飞板结构的一个优点是可以利用本单元聚能切割装药或破坏装药的能量驱动其动作，这样就无需原来的飞板装药和相应的引爆装置，从而简化了结构；另一个优点是克服了飞板式在车体首上方布置困难的问题——只需在铰链处加一个弹性元件帮助铰接板复位即可，甚至可以使铰接板在单元主动对抗后利用重力回到原位，在下一次防护时起外层间隔装甲的作用。并且可以使用限位块防止铰接板过度摆动产生不良影响。
由于铰接板在抗击一次直接命中(不包括铰链位置)后仍需保留，故对其材料、尺寸都要有一定要求，暂不考虑铰接板本身在抗击中的变形损坏，在铰接板的铰链副与板体材料一致的情况下，以销子的强度计算公式可以粗略算出铰链直径×铰链长度(mm×mm)＝30×铰接板厚度×(σb(HIGH SPEED)/σs)/cos(临界损坏预定角)，以对抗美国M829A1穿甲弹为例，其弹芯直径30mm，在铰接板厚度60mm、材料σb(HIGH SPEED)/σs为2、要求铰链抗击的临界损坏预定角定为60°时，典型值接近7200，一组尺寸对是40mm铰链直径和180mm的铰链长度，保守确定装甲单元的防护宽度为400mm，虽然此值比一般的三明治式反应装甲大接近一倍，但由于此值是在发明人对很多装甲设计技术不甚了解的情况下作出的保守估算，经过后期的专业设计，应该不难达到合适尺寸——注意到在此将铰接板厚度设定为60mm，若将其减到30mm 很明显此厚度仍能提供相当防护力(尚未计及背板厚度)，则粗略估算结果就比较合理了。
除了对聚能切割装药的切断能力的要求外，对铰接板的侧向干扰功能的要求也决定了装甲单元内的聚能切割装药和射流破坏装药要有足够的量。所以，铰接板如果过重，单元内的装药也要相应增加，此时必须注意单元的爆炸不能殃及邻近单元和其它设备。
为了使用上的方便，本装甲采用模块化形式，不过由于有活动部件，不能采用传统的螺接方式，以防影响铰接板或减少防护区，可以考虑用容易被某种无毒溶剂溶解的金属胶粘在主装甲板上，并且各单元之间也可互粘，相互间定位方便，也便于更换。
德国装甲原型采用的计算机控制使装甲单元可以在非直接命中情况下被引爆，这一明显异于常规装甲的特点与单元中使用的聚能切割装药结合使这种类型的装甲对目前流行、并且日后必将大行其道的攻顶弹药有明显优于常规装甲的对抗作用。本装甲继承了这一优点，可以通过专用传感器测得来袭弹丸的高度、攻角、速度，经计算机根据弹道计算的结果判断共是否会直接命中车辆顶部或在一定高度以下掠过本车的敏感防护范围，若确认其属于这两种情况，便在适当时间启动适当位置的聚能切割装药向上的装甲单元，射流从铰接板上预留的薄弱部位(即图3的“窗口”区⑥)穿出击毁来袭弹丸。
有一个值得讨论的问题：在长杆弹速度不超过2000m/s、破甲弹射流不超过5000m/s、单元厚度在厘米量级，即穿过本单元时间以μs计，而计算机主频高达1GHz、外频100MHz以上时是否需要象德国装甲那样前置传感器。看来，是否需要前置主要取决于从数据采集到实施对抗所产生的时间延迟，只要延迟足够小，小到在单元作出反应前通过的侵彻物质不能穿透单元后方的主装甲，同时其长度不够触发该单元之后可能存在的下一单元，那么就不需要前置传感器，而可以将传感网络布设在单元前后装甲板内侧面上。这也意味着可以减薄单元厚度，从而可以在保持防护力的同时减小车辆外廓尺寸。如果必须前置传感器，可以考虑正、反向单元共用一个传感单元，而各自优选对应对抗区不同，以使由该两个单元组成的组可以对第一次命中其覆盖范围的弹丸优选一个单元进行对抗，这样总效果优于两单元各自为战，并且可以减薄总厚度。同德国装甲一样，各装甲单元都需要有各自的信号线连接控制计算机，对信号线的硬、软防护都是关系到装甲单元能否发挥作用的重要问题。在此使用内埋式布线方式，即在各单元背板铰链部位背面设置插头，以插入该单元背后的附加装甲单元前板或车辆主装甲上设置的插座，由于前方单元在整套组合装甲中始终处在最靠前的位置，故前方单元前板上不设插座。信号线通过各单元前板与背板之间铰链的方法可以仿照翻盖手机，但此时铰链旋转次数有限而受冲击较大，结构上设计的重点可能会有所不同。在后方单元和中间单元内可以有逻辑选通电路，以在该单元前方仍有与其对抗命中区域相同但未失效的单元时关闭本单元的传感网络向控制计算机(实际是本单元背板上的插头)传递信号的通路，而将该通路留给本单元前方的单元，这样便于多单元灵活组合，而该逻辑实现起来也不难。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是德国装甲原型的示意图；
图2是采用德国装甲原型时出现的问题示意图；
图3、4、5、6、7是改进后的装甲单元示意图(此处是按单元内置传感器的结构表示的)；
图8、9是新装甲单元配对后对抗来袭穿甲弹的示意图；
图10是串连使用多个装甲单元实行多层防护的示意图；
图11是坦克加装新装甲的外形示意图；
注意在德国装甲和本发明的装甲单元侧面端面都应有端板以防止邻近殉爆，另外图3所示后方装甲单元的铰接板附近的“窗口”实际上也有较薄的材料封住以密封单元，用于具体位置时各装甲单元可能设有铰接板限位块，图中为解释结构而未画出，不等于不存在。
图中1.基座，2.平行间隔的飞板，3.板背面的传感网络，4.V型聚能切割装药，5.飞板装药，6.背板，7.前板，8.保护铰链臂的射流破坏装药，9.保护背板的射流破坏装药，10. 单元背板上的插头，11.单元前板上的插座，12.穿甲弹。
在图2中的①区为便于布置德国装甲时的区域，主要是单向尺寸不超过300mm的车首前部及大片面积的边缘；②区显示的是采用简单平行排列布局时在大片面积中部遇到飞板干涉的问题；③区显示的是在大片面积上使用简单大片德国装甲降低二次命中生存能力的问题； ④区显示的是在大片面积上采用“后倒”(V型聚能切割装药4的开口方向偏向本车上方)排列布局时伤及本车部件(此处所示为炮管)的问题；⑤区显示的是在大片面积上采用“前倾” (4的开口方向背离本车上方)排列布局时对前上方来袭弹丸防护能力薄弱的问题。
图3是新装甲单元组件中的后方单元，⑥为窗口区；而图4所示的中间单元主要是用于多层叠加的，其与后方单元最大的区别就是没有“窗口”聚能装药和射流破坏装药倒置，并且使用了类似前方单元所用的射流破坏装药9，除了不能对抗非直接命中弹丸外，中间单元对抗直接命中弹丸的能力与后方单元相同，其使用见图10；图5、6、7是前方单元的3个示例，由于主要由前方单元的前板7对被V型聚能切割装药4切下的来袭弹丸后段施加横向作用力，故前方单元的前板比后方单元和中间单元的要厚得多，并且有前凸棱(即实现前述的 “V”形铰接板的作用)以增强其功能，各图所示的是对应其各自后方不同角度主装甲所取的 3种具体形态，以期取得较好的防护效果。
图8、9所示是在低等级附加防护情况下(仅使用一个前方单元和一个后方单元的组合) 组合单元对从不同位置命中的穿甲弹的不同对抗方式。图8的命中位置对前方单元对抗较为有利；而图9的命中位置显然靠近前方单元的V型聚能切割装药4，故由后方单元进行对抗。不论哪个单元对抗，其内的V型聚能切割装药4爆炸形成射流切断来袭弹丸，由其对面的射流破坏装药8或9对结构进行保护(图中为予表示)，两装药爆炸形成的气流推动外侧部件单元绕对抗单元的铰链旋转，主要靠前方单元的前板7对来袭弹丸的后段施加横向作用力，使其不能跟随前段弹丸继续侵彻装甲，并将其动能分散到尽量大的面积上。对破甲弹射流的干扰也与此有类似之处，由于铰接板运动速度比炸药爆炸气流速度慢，在运动状态维持时间长，参数匹配好时可以在不影响对抗穿甲弹能力的同时获得对抗串连破甲战斗部的能力。
当某一区域面对威胁较大时，很自然应该在此放置更多层的装甲单元以提供高等级的附加防护，而图5、6、7之类的前方单元因为形状和重量原因只能作为最外面的单元，并且在一个组合中只能使用一个，而图3所示的后方单元因为有“窗口”不利于倒置使用，此时使用图4所示的中间单元，用于与后方单元3进行对置重叠实现高等级附加防护，其示意图见图10。注意聚能装药开口指向车辆本体的单元只能是前方单元和中间单元，而为了利用后方单元留有“窗口”以对抗攻顶弹的功能，聚能装药开口背离车辆本体的单元最好全部使用后方单元。当然，如果威胁不是很严重，可以象图8、9那样仅使用前方单元和后方单元组合提供较低等级的附加防护。但注意不管怎样组合，为了实现对抗后的复位，铰链必须同在上侧。

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